KR20030011919A - Optical inspection method and apparatus with adaptive spatial filter - Google Patents

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Abstract

패턴화된 제품의 광학 검사 방법 및 장치를 제공한다. 제품 상의 영역은 입사 빔으로 조광되어 조광된 영역으로부터 되돌아온 광을 형성한다. 조광된 영역의 이미지는 획득되고, 정반사된 광 전파의 입체각 외부에 위치되는 소정의 집광 각도 필드 내의 조광된 영역의 패턴으로부터 산란된 광 성분의 강도 분포를 결정하기 위해 분석된다. 결정된 분포를 기초로 하여, 조광 영역으로부터 산란되고, 소정의 집광 각도의 적어도 하나의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분이 집광되고, 다크 필드 검출 유닛으로 향하도록 한다.Provided are a method and apparatus for optical inspection of patterned articles. The area on the product is dimmed with the incident beam to form light returned from the dimmed area. An image of the illuminated area is obtained and analyzed to determine the intensity distribution of the scattered light component from the pattern of the illuminated area within a given focusing angle field located outside the solid angle of specularly reflected light propagation. Based on the determined distribution, light components scattered from the dimming area and propagating to at least one predetermined solid angle segment of the predetermined concentration angle are focused and directed to the dark field detection unit.

Description

어댑티브 공간 필터를 갖는 광학 검사 방법 및 광학 검사 장치 {OPTICAL INSPECTION METHOD AND APPARATUS WITH ADAPTIVE SPATIAL FILTER}Optical inspection method and optical inspection device having an adaptive spatial filter {OPTICAL INSPECTION METHOD AND APPARATUS WITH ADAPTIVE SPATIAL FILTER}

반도체 웨이퍼와 같은 패턴화된 제품의 통상의 구조는, 거의 완벽하게 주기적으로 2차원 패턴이 생성되는, 양 측면 치수의 수 배로 반복된 기초 셀 소자를 포함한다. 웨이퍼의 표면 상에서의 시기 적절한 이상 형상 검출은 매우 중요한 요소이므로, 패턴화 공정 전후에 반도체 웨이퍼를 검사함으로써, 수율을 증대시킨다.Conventional structures of patterned articles, such as semiconductor wafers, include elementary cell elements repeated several times the dimensions of both sides, in which a two-dimensional pattern is generated almost completely periodically. Since timely abnormal shape detection on the surface of the wafer is a very important factor, the yield is increased by inspecting the semiconductor wafer before and after the patterning process.

패터닝 이전의 웨이퍼의 검사는, 패턴화되지 않은 웨이퍼의 평평하고 평탄한 표면 상에 존재하는 이상 형상으로부터 광이 주로 산란된다는 사실에서 기초한다. 즉, 산란된 광의 검출은 결함을 표시할 수도 있다. 결함 (예를 들면, 타입자의 존재) 을 검출하기 위한 목적으로 패턴화된 웨이퍼에 광학 검사를 적용하면, 산란된 빛이 패턴에 의해 산란되는 광을 발생시킬 수 있다. 따라서, 산란된 광의 검출이 반드시 결함을 나타내지도 않는다. 결함을 검출하는 통상의 방법은, 소위 "다이-투-데이터베이스 (die-to-database)"와 "다이-투-다이(die-to-die)" 기술로서, 이에 따르면, 개별 다이로부터 산란된 광을, "미결함" 다이와 그 개별 다이의 "이웃"으로부터 산란된 광을 나타내는 사전 준비된 데이터베이스와 각각 비교한다. 신호들간의 차이는 각 제품의 표면 상에 존재하는 이상 형상으로부터 산란된 광으로 표시된다. 일반적으로, 개별 다이로부터 산란된 광 성분에서 검출된 차이를, "미결함" 다이 또는 "이웃" 다이와 비교하여, 다이의 몇몇 특징의 결여 또는 추가를 나타냄으로써, 결함인 것으로 간주한다.Inspection of the wafer prior to patterning is based on the fact that light is mainly scattered from the anomaly present on the flat and flat surface of the unpatterned wafer. That is, detection of scattered light may indicate a defect. Applying optical inspection to a patterned wafer for the purpose of detecting defects (eg, the presence of type characters) can cause the scattered light to generate light scattered by the pattern. Thus, the detection of scattered light does not necessarily indicate a defect. Conventional methods of detecting defects are the so-called "die-to-database" and "die-to-die" techniques, whereby scattered from individual dies The light is compared with a previously prepared database representing light scattered from the "defective" die and the "neighbors" of its individual die. The difference between the signals is represented by light scattered from the abnormal shape present on the surface of each product. In general, differences detected in light components scattered from individual dies are considered defective by indicating a lack or addition of some features of the die, as compared to a "defective" die or a "neighbor" die.

통상, 광학 검사 장치는 조광 시스템, 및 브라이트 필드 또는 다크 필드 모드 두 가지를 이용하는 집광/검출 시스템과 같은, 주요 구조적 부분으로 구성된다. 이 브라이트 필드 검출 모드는, 웨이퍼 상에 산재된 결함에 의해 형성되는, 검사 시 웨이퍼로부터의 정반사율의 변동에 기초한다. 다크 필드 검출 모드는 정반사율에서 방위가 벗어나는 결함으로부터의 산란을 이용한다.Typically, the optical inspection device consists of major structural parts, such as a light control system and a light condensing / detecting system using both bright field or dark field modes. This bright field detection mode is based on the variation in the specular reflectance from the wafer at the time of inspection, formed by defects scattered on the wafer. Dark field detection mode uses scattering from defects out of orientation in specular reflectance.

집광 방식의 통상의 목적은 검출 신호의 신호 대 잡음 (noise) 비를 가능한한 많이 증가시키는 것이다. 다양한 종류의 다크 필드 검출 방식은 결함 검출의 목적을 위해 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 미국 특허 제 4,898,471 호 및 제 5,604,585 호에 개시된, 의미있는 신호 비교를 용이하게 하는, 이와 같은 종류의 일 공지된 기술에 따르면, 집광 시스템은, 정반사가 발생되는 위치와는 다른 방위 각도 및 고도에서 하나의 일정한 집광 각도로 집광한다. 그러나, 패턴화된 제품 (예를 들면, 웨이퍼) 으로부터의 산란된 광은, 패턴으로부터 집광 각도로 산란된 광 성분을 항상 포함하고, 따라서, 이러한 광 성분의 검출은 검출된 신호에서 "잡음"의 증가로 나타난다.The general purpose of the condensing scheme is to increase the signal to noise ratio of the detection signal as much as possible. Various kinds of dark field detection schemes are known to be very effective for the purpose of defect detection. According to one known technique of this kind, which facilitates meaningful signal comparisons, disclosed in U.S. Patent Nos. 4,898,471 and 5,604,585, the light collecting system is one at a different azimuth and altitude than the position at which specular reflection occurs. Condenses at a constant condensing angle. However, the scattered light from the patterned product (eg wafer) always includes light components scattered at a condensing angle from the pattern, and therefore detection of such light components may result in "noise" in the detected signal. It appears to be an increase.

본 발명은 광학 검사 기술 분야에 관한 것으로, 집광 각도 설계를 이용하여, 집적 회로, 인쇄 회로 기판, 포토리소그래픽 마스크, 액정 표시 등의 패턴화된 제품들을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of optical inspection techniques, and relates to methods and apparatus for inspecting patterned products, such as integrated circuits, printed circuit boards, photolithographic masks, liquid crystal displays, and the like using condensing angle design.

이하, 발명을 이해하고, 실시예에서 수행될 수 있는 방법을 보기 위해, 실시예에 의해서 제한되지 않는, 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments, which are not limited by the embodiments, will be described with reference to the accompanying drawings in order to understand the invention and to see how the embodiments can be performed.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광 검사 장치의 주요 부품을 개략적으로 나타낸다.1 schematically shows a main part of an optical inspection device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 광학 검사 장치를 나타낸다.2 shows an optical inspection device according to another embodiment of the present invention.

도 3은 도 1의 장치의 검출 유닛의 주요 부품을 개략적으로 나타낸다.3 schematically shows the main parts of the detection unit of the apparatus of FIG. 1.

도 4는 도 2의 검출 유닛의 집광 장치의 구조를 나타낸다.4 illustrates a structure of a light collecting device of the detection unit of FIG. 2.

도 5는 도 1의 장치의 필터가 적절하게 이용된 마스크 어셈블리의 실시예를나타낸다.5 illustrates an embodiment of a mask assembly in which the filter of the apparatus of FIG. 1 is suitably used.

도 6a 및 도 6b는 각각 조광된 영역의 실제 브라이트 필드 이미지와, "이상적인" 그의 시뮬레이션 이미지를 나타낸다.6A and 6B respectively show the actual bright field image of the illuminated area and its “ideal” simulation image.

도 7a 내지 도 7e는 5가지의 다른 패턴 구조의 각각의 시뮬레이션 이미지를 나타낸다.7A-7E show simulation images of each of five different pattern structures.

도 8은 제품의 표면 상에 걸쳐진 가우시안 빔을 시뮬레이션하기 위해 이용되는, 산란된 평면 상에 투영된 조광 작용을 개략적으로 나타낸다.8 schematically illustrates the dimming action projected on a scattered plane, which is used to simulate a Gaussian beam spanning the surface of the article.

도 9는 시뮬레이션 목적을 위해 이용된 산란 문제의 형상을 개략적으로 나타낸다.9 schematically illustrates the shape of the scattering problem used for simulation purposes.

도 10a 및 도 10b는 시뮬레이션 산란 결과 및 강도 프로파일의 이미지를 각각 나타낸다.10A and 10B show images of simulation scattering results and intensity profiles, respectively.

본 발명은, 검출된 신호의 신호 대 잡음비율을 현저하게 증가시킬 수 있는, 신규한 방법 및 장치를 제공함으로써 패턴화된 제품의 자동 광학 검사를 향상시키는 데 목적이 있다.It is an object of the present invention to improve automatic optical inspection of patterned articles by providing novel methods and apparatus that can significantly increase the signal-to-noise ratio of a detected signal.

본 발명은 집광 시스템의 가변 각도 설계를 이용한 기술의 이점을 갖는다. 이 기술은 본 출원의 양수인에게 양수된 동시 진행중인 출원에도 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 검사 시 제품 (예를 들면, 웨이퍼) 이 영역마다 스캔되고, 이 스캔 영역의 각각으로부터 산란된 광은 각 스캔 영역에 대해 소정의 최대 집광 각도 상수로 집광되어, 필터를 통해 검출 수단으로 안내된다. 후자는, 최대 집광 각도의 다른 입체각 세그먼트 (solid angle segment) 에 비해, 패턴으로부터 산란된 광의 강도가 최소인, 전체 집광 각도의 입체각 세그먼트로 전파 (傳播) 되는 전체 집광된 광의 일부분으로부터 픽업될 수 있도록 선택된다. 이에 대해 검출된 신호의 신호 대 잡음비가 증가시킬 수 있다. 이 검출 수단은, 다크 필드 이미징 모드에서 동작하는, 즉, 다른 대부분의 정반사가 발생되는 곳과 다른 방위 및 고도에서 제품으로부터 산란된 집광 성분을 집광하는, 적어도 하나의 검출 유닛을 포함한다.The present invention has the advantage of the technique using the variable angle design of the light collecting system. This technology is also disclosed in a concurrent ongoing application that is assigned to the assignee of the present application. According to this technique, a product (e.g., wafer) is scanned per area during inspection, and light scattered from each of these scan areas is collected at a predetermined maximum condensing angle constant for each scan area and detected through a filter. Guided by means. The latter can be picked up from a portion of the totally focused light propagating into the solid angle segment of the total focusing angle, where the intensity of light scattered from the pattern is minimal compared to other solid angle segments of the maximum focusing angle. Is selected. In contrast, the signal-to-noise ratio of the detected signal can be increased. This detecting means comprises at least one detection unit operating in the dark field imaging mode, ie collecting the light collecting components scattered from the product at a different orientation and altitude than where most other specular reflection occurs.

본 발명의 주요 사상은 가변 각도 솔루션 (solution) 을 선택하는 것으로 구성된다. 이는 브라이트 필드 또는 고 해상 다크 필드 이미지를 획득하고, 그 습듭된 이미지를 분석하여, 집광 각도 필드내에서 패턴으로부터 되돌아온 광 전파의 입체각 세그먼트를 결정함으로써 제공된다. 이에 의해, CLC (customized light collection) 를 다크 필드 산란 신호에 적용하여, 제품상의 패턴과 관련되고 "잡음"를 구성하는, 산란된 신호의 부분이 검출기에 도달하는 것을 방지함으로써, 패턴과 다른 조광된 영역에서의 특징에 결합되는 산란 신호의 부분만을 검출할 수 있다. 즉, 제품으로부터 산란되어 광의 광경로에 배치된 적절한 마스크가 다크 필드 검출기로 전파됨으로써, 마스크는 패턴으로부터 산란된 광의 전파의 입체각 세그먼트를 컷 오프한다. 이에 의해, 검출 신호의 신호 대 잡음비를 현저하게 증가된다.The main idea of the present invention consists in selecting a variable angle solution. This is provided by obtaining a bright field or high resolution dark field image and analyzing the wet image to determine the solid angle segment of the light propagation back from the pattern in the condensing angle field. Thereby, applying a customized light collection (CLC) to the dark field scattering signal prevents the portion of the scattered signal from reaching the detector that is associated with the pattern on the product and constitutes "noise". Only part of the scattering signal coupled to the feature in the region can be detected. That is, the appropriate mask scattered from the product and placed in the optical path of light propagates to the dark field detector, whereby the mask cuts off the solid-angle segment of the propagation of light scattered from the pattern. This significantly increases the signal-to-noise ratio of the detection signal.

따라서, 본 발명의 첫번째 태양에 따르면, 패턴화된 제품의 광학 검사 방법을 제공하며, 이 방법은:Thus, according to a first aspect of the invention, there is provided a method for optical inspection of a patterned article, which method comprises:

(ⅰ) 제품 상의 영역을 입사광으로 조광하여, 조광 영역으로부터 되돌아온 광을 발생하는 단계;(Iii) dimming an area on the product with incident light to generate light returned from the dimming area;

(ⅱ) 조광 영역의 이미지를 획득하고, 그를 표시하는 데이터를 생성하는 단계;(Ii) acquiring an image of the dimming area and generating data indicative thereof;

(ⅲ) 생성된 데이터를 분석하고, 정반사된 광의 전파의 입체각 외측의 소정집광 각도 필드내에 있는 그 조광 영역의 패턴으로부터 산란된 광 성분의 강도 분포를 결정하는 단계; 및(Iii) analyzing the generated data and determining the intensity distribution of the scattered light component from the pattern of the dimming area within a predetermined condensing angle field outside the solid angle of propagation of specularly reflected light; And

(ⅳ) 그 결정된 분포에 기초하여, 소정 집광 각도 필드에서 집광된 광을 필터링함으로써, 조광 영역으로부터 산란되어 소정의 집광 각도 필드의 적어도 하나의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광성분을 집광하고, 집광된 광 성분들을 검출 장치로 안내하게 하는 단계를 포함한다.(Iii) based on the determined distribution, by condensing the light collected in the predetermined condensing angle field, condensing light components scattered from the dimming area and propagating to at least one predetermined solid angle segment of the predetermined condensing angle field, and condensing Directing the light components to the detection device.

여기에 사용된 용어 "집광 각도 필드"는 검출 유닛의 광학 기구에 의해 정의되는 제품으로부터 산란된 광의 최대 집광 입체각룰 나타낸다.The term "condensing angle field" as used herein denotes the maximum condensing solid angle of light scattered from the product defined by the optical instrument of the detection unit.

전술한 (ⅱ) 단계에서, 조광 영역의 이미지를 획득하기 위해 검출된 광은, 조광 영역으로부터 정반사된 것이거나 또는 정반사된 광 (예를 들면, 다크 필드 검출 모드) 의 전파 입체각 외측의 입체각으로 전파되는 산란된 광일 수도 있다. 조광 영역의 패턴에서 획득된 이미지를 나타내는 데이터를 획득하기 위해,충분하게 높은 해상도가 제공되어야 한다. 이를 위해, 집광 광학 기구에는 많은 수의 조리개 대물 렌즈가 이용된다.In the above-mentioned step (ii), the light detected to obtain an image of the dimming area is either specularly reflected from the dimming area or propagates at a solid angle outside the propagating solid angle of the specularly reflected light (for example, the dark field detection mode). It may also be scattered light. In order to obtain data representing the image obtained in the pattern of the illuminated area, a sufficiently high resolution must be provided. For this purpose, a large number of aperture objective lenses are used for the condensing optical apparatus.

생성된 데이터의 분석은 패턴 구조의 소위 "모델링"과 산란된 패턴을 나타내는 불연속 2차원 (또는, 3차원) 어레이를 획득하도록 구성된다. 이 데이터는, 집광 각도 필드내의 다크-필드 산란 패턴을 시뮬레이션하기 위해 이용한다. 시뮬레이션 결과는 시뮬레이션/이미징 플롯의 강도 로브로서 주기적인 패턴으로부터 상승하는 "백그라운드" 강도를 결정하고, "백그라운드" 광 성분의 것과 다른 집광 각도 필드의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 집광할 수 있도록 한다. 이는 전체 집광광 (소위, 퓨리에 필터링 (fourier filtering)) 의 광학 경로내의 적절한 위치에 적절한 마스크 (필터) 를 위치시킴으로써 실현된다.The analysis of the generated data is configured to obtain discontinuous two-dimensional (or three-dimensional) arrays representing so-called "modeling" of the pattern structure and scattered patterns. This data is used to simulate dark-field scattering patterns in the condensing angle field. The simulation results determine the "background" intensity rising from the periodic pattern as the intensity lobe of the simulation / imaging plot, and allow the light component to propagate to solid segments of the condensing angle field different from that of the "background" light component. . This is realized by placing a suitable mask (filter) at a suitable position in the optical path of total condensed light (so-called fourier filtering).

각각의 소정 패턴 구조는 주기적인 패턴으로부터 산란된 "백그라운드"광 성분의 전파 입체각 세그먼트에 의해 특징지워지는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 라이브러리 (데이터베이스) 는 복수개의 다른 패턴 구조에 대해, 각각이 소정의 주기적인 패턴으로부터 산란된 광의 전파의 입체각 세그먼트로 표시되는, 복수개의 데이터 기록들을 포함하도록 이전에 설계될 수 있다. 이들 다른 패턴 구조는 소정의 제품 (예를 들면, 웨이퍼) 과는 다른 제조 단계로 제조된 것이거나, 또는 복수개의 다른 제품 종류에 결합될 수도 있다. 실제로, 이러한 라이브러리는 조광된 영역으로부터 산란된 광 성분을 소정의 집광 각도 필드의 적어도 하나의 소정의 입체각 세그먼트로 집광하기 위해 이용되는 참조 데이터를 나타낸다.It is to be understood that each predetermined pattern structure is characterized by propagating solid segments of "background" light components scattered from the periodic pattern. Thus, a library (database) can be previously designed to include a plurality of data records, for a plurality of different pattern structures, each represented by a solid segment of propagation of light scattered from a predetermined periodic pattern. These other pattern structures may be manufactured at different manufacturing steps from a given product (eg, wafer), or may be combined with a plurality of different product types. Indeed, such a library represents reference data used to focus light components scattered from the illuminated area into at least one predetermined solid angle segment of a predetermined focusing angle field.

다음으로, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 패턴 구조를 검사 대상 제품으로부터 산란된 광의 집광의 소정의 최대 입체각으로 검사하는 방법을 제공하며, 소정의 최대 집광 입체각은 패턴 구조로부터 정반사되는 정반사된 광의 전파의 입체각 외측에 위치되며, 그 방법은,Next, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a pattern structure at a predetermined maximum solid angle of condensation of light scattered from an inspection target product, wherein the predetermined maximum condensed solid angle is propagated by specularly reflected light specularly reflected from the pattern structure. Is located outside the solid angle of,

- 소정의 최대 집광 입체각 내에서 광 전파의 복수개의 입체각 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함하는 데이터베이스를 제공하는 단계로서, 복수개의 입체각 세그먼트는 검사 대상인 패턴 구조를 포함하는 복수개의 패턴 구조와 대응하고, 입체각 세그먼트 각각은, 패턴으로부터 산란된 광의 분포가 집광의 입체각의 다른 입체각 세그먼트에 비해 실질적으로 작은, 대응 패턴 구조로부터 산란되는 광 성분의 전파 방향에 대응하는 단계; 및Providing a database comprising data indicative of a plurality of solid angle segments of light propagation within a predetermined maximum condensing solid angle, wherein the plurality of solid angle segments correspond to a plurality of pattern structures including a pattern structure to be examined; Each corresponding to a propagation direction of the light component scattered from the corresponding pattern structure, wherein the distribution of light scattered from the pattern is substantially smaller than other solid segments of the solid angle of condensing; And

- 패턴 구조를 나타내는 데이터를 데이터베이스로부터 선택하는 단계로서, 데이터는 소정의 최대 집광 각도로 집광되는 전체 광으로부터 대응 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 필터링하고 광 성분을 검출하는데 이용되는, 단계를 포함한다.Selecting data indicative of the pattern structure from a database, the data being used to filter and detect light components propagating from the total light collected at a predetermined maximum condensing angle to the corresponding solid angle segments; .

데이터베이스의 제공은 복수개의 구조에서 (브라이트 필드 또는 고 해상도 다크 필드 검출 모드에 의해) 각각의 패턴 구조로부터 산란된 광의 검출을 이용하고, 이를 나타내는 데이터를 분석한다. 이 분석 절차는, 불연속 산란의 2 또는 3차언 어레이의 형상으로 패턴의 이미지를 모델링하는 단계, 및 최대 집광 입체각내에서 모델링된 패턴으로부터 산란된 광의 강도 분포를 결정하는 단계를 포함한다.Provision of the database utilizes the detection of scattered light from each pattern structure (by bright field or high resolution dark field detection mode) in a plurality of structures, and analyzes the data indicative thereof. This analysis procedure includes modeling an image of the pattern in the shape of a two or triad array of discrete scattering, and determining the intensity distribution of the scattered light from the patterned model within the maximum condensing solid angle.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 패턴화된 제품을 검사하기 위한, 광학 검사 장치를 제공하며, 그 장치는,According to yet another aspect of the present invention, there is provided an optical inspection device for inspecting a patterned article, the apparatus comprising:

- 제품 상의 영역을 조광하기 위한 조광 시스템;A dimming system for dimming an area on the product;

- 정반사된 광 성분의 전파의 입체각 외측에 위치되는 소정의 집광 각도 필드의 조광된 영역으로부터 산란된 광 성분을 집광하는 집광 시스템;A condensing system for condensing light components scattered from the illuminated region of a predetermined condensing angle field located outside the solid angle of propagation of the specularly reflected light components;

- 산란되어 집광된 광 성분의 광학 경로에서, 소정의 입체각 필드의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 분리하도록 작동가능한 필터;A filter operable to separate the light component propagating to the predetermined solid segment of the predetermined solid field in the optical path of the scattered and focused light component;

- 산란되어 집광된, 광의 필터링된 부분을 수광하여 이를 나타내는 데이터를 생성하는 검출 유닛을 구비하는 검출 시스템; 및A detection system having a detection unit for receiving the filtered portion of the scattered and focused light and generating data indicative thereof; And

- 조광 영역에서의 패턴으로부터 산란된 광 전파의 적어도 하나의 입체각 세그먼트를 나타내는 소정의 데이터에 따라, 산란되고 집광된 광의 광학적 경로에서 필터를 동작시키기 위한 제어 유닛을 포함한다.A control unit for operating the filter in an optical path of scattered and focused light, in accordance with predetermined data representative of at least one solid-angle segment of light propagated from the pattern in the illuminated area.

소정의 데이터는 브라이트 필드 또는 다크 필드 검출 모드를 이용하는 동일한 광학 검사 장치 또는 다른 검사 장치 모두에 의해 이전에 획득될 수 있다.Certain data may have been previously acquired by the same optical inspection apparatus or both by using a bright field or dark field detection mode.

바람직하게는, 필터는 광성분을 필터링하는 최대 집광 각도의 적어도 하나의 소정 입체각 세그먼트로 전파하거나 소정 패턴 구조에 대응하는 복수개의 다른 마스크로 이루어지는 마스크 어셈블리의 형상이다. 이러한 마스크 어셈블리는, 집광된 광의 광학 경로에 선택적인 하나의 마스크를 위치되도록, 선택적으로 동작될 수 있다. 마스크는 LCD, 기계식 등이 될 수 있다. 필터는 퓨리에 평면 (공액면(conjugate plane)) 내에 위치되는 것이 바람직하다.Preferably, the filter is in the shape of a mask assembly consisting of a plurality of different masks which propagate to at least one predetermined solid angle segment of the maximum condensing angle for filtering light components or correspond to a predetermined pattern structure. Such mask assembly may optionally be operated such that an optional mask is positioned in the optical path of the focused light. The mask may be LCD, mechanical or the like. The filter is preferably located within the Fourier plane (conjugate plane).

또한, 본 발명은, 또 다른 태양에 따르면, 패턴화된 제품을 검사하기 위한 광학 검사 장치를 제공하며, 이 장치는,The present invention also provides, according to another aspect, an optical inspection device for inspecting a patterned article, the apparatus comprising:

(a) 제품 상의 영역을 조광하기 위한 조광 시스템;(a) a dimming system for dimming an area on a product;

(b) 조광된 영역으로부터 되돌아온 광 성분을 집광하는 제 1 집광 기구, 및 정반사된 광 성분의 입체각 외측에 위치되는 소정의 집광 각도 필드에서 조광 영역으로부터 산란된 광 성분을 집광하는 제 2 집광 기구을 포함하는 집광 시스템;(b) a first condensing mechanism for condensing light components returned from the dimmed region, and a second condensing mechanism for condensing light components scattered from the dimming region in a predetermined condensing angle field located outside the solid angle of the specularly reflected light component; Condensing system;

(c) 산란되어 집광된 광 성분의 광학 경로에서 소정의 집광 각도 필드의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 분리하도록 선택적으로 작동 가능한 필터;(c) a filter selectively operable to separate the light component propagating in the optical path of the scattered and focused light component to a predetermined solid segment of the predetermined focusing angle field;

(d) 제 1 집광 기구에 의해 집광되는 광 성분을 검출하고 이를 나타내는 데이터를 발생하기 위한 제 1 검출 유닛, 및 산란되어 집광된 광의 필터링된 부분을 검출하고 이를 나타내는 데이터를 발생하는 제 2 검출 유닛을 구비하는 검출 시스템; 및(d) a first detection unit for detecting the light component collected by the first light collecting mechanism and generating data indicative thereof, and a second detection unit for detecting the filtered portion of the scattered and focused light and generating data indicative thereof A detection system having a; And

(e) 데이터를 분석하여 필터를 동작시키는 제 1 검출기에 의해 발생된 데이터에 응답하는 제어 유닛을 포함한다.(e) a control unit responsive to the data generated by the first detector for analyzing the data to operate the filter.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 검사 대상 구조로부터 산란된 광의 소정의 최대 입체각에 의한 패턴 구조의 광학 검사용 시스템에 이용되는 제어 유닛을 제공하고, 소정의 최대 집광 입체각은 구조로부터 정반사되는 광의 전파의 입체각 외측에 위치되며, 제어 유닛은 검사 대상인 패턴 구조를 포함하는 복수개의 데이터 기록을 포함하는 데이터베이스가 저장되는 메모리를 포함하며, 여기서, 데이터 기록은, 각각, 최대 집광 입체각의 다른 입체각 세그먼트에 비해 패턴으로부터 산란된 광의 기여가 실질적으로 작은, 대응 패턴 구조로부터 산란된 광 성분의 전파의 방향에 대응하는 적어도 소정의 최대 집광 입체각를 나타내는, 하나의 입체각 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a control unit for use in a system for optical inspection of a pattern structure with a predetermined maximum solid angle of light scattered from the inspection target structure, wherein the predetermined maximum condensing solid angle propagates light that is specularly reflected from the structure. Located outside the solid angle of the control unit, wherein the control unit includes a memory in which a database is stored, the database comprising a plurality of data records comprising a pattern structure to be inspected, wherein the data records are respectively compared to the other solid angle segments of the maximum condensing solid angle; Data representing one solid angle segment representing at least a predetermined maximum condensing solid angle corresponding to the direction of propagation of light components scattered from the corresponding pattern structure, wherein the contribution of light scattered from the pattern is substantially small.

보다 상세하게는, 본 발명은 (동일한 제품으로 인가된 제조 단계 중 하나에 의해 제조된 구조를 고려하여 패턴화된 제품 또는 패턴 구조를 구성한) 반도체 웨이퍼를 검사하는데 이용되며, 따라서, 이하, 그 적용에 대하여 설명한다.More specifically, the present invention is used to inspect a semiconductor wafer (which constitutes a patterned product or pattern structure in view of the structure manufactured by one of the manufacturing steps applied to the same product), and thus, the application thereof. It demonstrates.

도 1을 참조하면, 검사 대상 웨이퍼 (W) 와 관련되는 본 발명에 따른 광학 검사 장치 (1) 의 가능한 일실시예가 도시되어 있다. 장치 (1) 는, 조광 시스템 (2), 및 집광/검출 시스템을 포함한다. 후자는 브라이트 필드 이미지 모드에서 동작하는 검출 유닛 (4) 과 관련된 제 1 집광 광학 기구, 및 다크 필드 이미지 모드에서 각각 동작하는 검출 유닛 (6) 과 관련된 제 2 집광 광학 기구 (미도시) 로 구성된다. 본 실시예에서는, 이와 같은 4개의 검출 유닛 (6) 이 제공되고, 각각 대응 집광 광학 기구와 관련된다. 검출 유닛 (4, 6) 의 출력 회로 (미도시) 는 제어 유닛 (7) 과 관련된다. 통상, 제어 유닛 (7) 은, 하드웨어가 적절하게 구비되며 적절한 소프트웨어에 의해 동작되어, 검출 유닛으로부터 도달된 데이터를 성공적으로 분석하는 컴퓨터 시스템이며, 이하에서 보다 상세하게 설명한다.Referring to FIG. 1, one possible embodiment of the optical inspection apparatus 1 according to the invention associated with the wafer W to be inspected is shown. The apparatus 1 includes a light control system 2 and a light condensing / detecting system. The latter consists of a first condensing optics associated with the detection unit 4 operating in the bright field image mode, and a second condensing optics (not shown) associated with the detection unit 6 operating respectively in the dark field image mode. . In this embodiment, four such detection units 6 are provided, each associated with a corresponding focusing optics. The output circuit (not shown) of the detection units 4, 6 is associated with the control unit 7. Usually, the control unit 7 is a computer system which is suitably equipped with hardware and operated by appropriate software to successfully analyze the data reached from the detection unit, which will be described in more detail below.

조광 시스템 (2) 은, 통상 10에 광의 빔을 조사하는 레이져와 같은 광원 (8) 와 광 다이렉팅 광학 기구 (12) 를 포함한다. 광원로서 레이져를 이용하는 경우, 광학 기구 (12) 는 빔 (10) 의 광학 경로에 탑재된 적절한 스캐닝 수단 (14, 예를 들면, 음향 광학 소자) 과 초점 광학 기구 (15, 예를 들면, 대물 렌즈) 를 갖는다. 레이져 조광에 의해 동작되는 경우, 획득된 이미지의 고해상도를 제공하기 위해, 높은 개구수의 조리개 대물 렌즈가 이용된다. Y-축을 따라 이동하기 위해 이동 스테이지 (translation stage) 상에 웨이퍼 (W) 가 지지되는 동안, 스캐닝 수단 (14) 에 의해 빔 (10) 이 스캐닝 방향 (예를 들면, X-축) 으로 이동한다. 스캐닝 수단 (14), 및 초점 광학 기구 (15) 는 함께 동작하여, 웨이퍼의 표면 상의 스캔 라인 (S, 조광 영역을 구성하는) 상으로 빔의 초점을 맞춘다. 또는, 회전 거울과 같은 다른 적절한 스캐닝 수단을 이용할 수 있다. 스캐닝 수단의 제공은 선택 사항이며, 동일한 목적을 위해, 즉, 웨이퍼 표면 상의 라인을 조광하기 위해, "비스캐닝" 빔을 이용할 수도 있다. 여기서, 장치 (1) 의 주요 부품의 묘사를 용이하게 하기 위해, 광의 전파를 개략적으로 단일 라인으로 나타낸다.The dimming system 2 usually includes a light source 8 such as a laser that irradiates a beam of light at 10 and a light directing optical mechanism 12. In the case of using a laser as a light source, the optical apparatus 12 includes a suitable scanning means 14 (e.g., an acoustooptical device) mounted on the optical path of the beam 10 and a focusing optical mechanism 15 (e.g., an objective lens). ) When operated by laser dimming, a high numerical aperture objective lens is used to provide a high resolution of the acquired image. While the wafer W is supported on a translation stage to move along the Y-axis, the scanning means 14 moves the beam 10 in the scanning direction (eg, the X-axis). . The scanning means 14 and the focusing optics 15 work together to focus the beam onto the scan line S (which constitutes the illuminated area) on the surface of the wafer. Alternatively, other suitable scanning means such as a rotating mirror can be used. Provision of the scanning means is optional and may use a "biscanning" beam for the same purpose, ie for dimming the line on the wafer surface. Here, the propagation of light is schematically shown in a single line in order to facilitate the depiction of the main parts of the apparatus 1.

도 1의 본 실시예에서, 조광 시스템 (2) 은 웨이퍼 (W) 상에 수직의 입사빔 (10) 을 제공한다. 동시에, 광 다이렉팅 광학 기구 (12) 는 입사 및 반사된 광 성분을 분리하기 위한 빔 스플리터 (16) 를 포함한다. 그러나, 입사빔은 소정의 입사 각도로 웨이퍼의 표면 상으로 향할 수 있는 점에 주의해야 한다. 또한, 통상, 브라이트-필드 기반 시스템은 다크 필드 이미지를 위해 이용되는 동일한 조광 경로 또는 그 자체의 조광 경로를 모두 이용할 수 있는 점에 주의해야 한다.In this embodiment of FIG. 1, the dimming system 2 provides a vertical incident beam 10 on the wafer W. As shown in FIG. At the same time, the light directing optics 12 includes a beam splitter 16 for separating the incident and reflected light components. However, it should be noted that the incident beam may be directed onto the surface of the wafer at a predetermined angle of incidence. It should also be noted that, in general, bright-field based systems may utilize both the same dimming path or its own dimming path used for dark field images.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서, 검출 유닛 (4) 은 브라이트 필드 이미지 모드에서 동작하고, 즉, 스캔 라인 (S) 으로부터 정반사된 광 성분 (10A) 을 집광하며, 여기서, 정반사된 광은 소정의 입체각 내에서 전파된다. 검출 유닛 (4) 은, 정반사된 광을 집광하여 수광하고 스캔 라인 (S) 의 이미지를 나타내는 데이터를 발생시킬 수 있는 PMT, CC, 또는 핀-다이오드와 같은, 적절한 검출기를 포함한다.As described above, in the present embodiment, the detection unit 4 operates in the bright field image mode, that is, condenses the light component 10A specularly reflected from the scan line S, where the specularly reflected light It propagates within the solid angle of. The detection unit 4 comprises a suitable detector, such as PMT, CC, or pin-diode, which can collect and receive specularly reflected light and generate data representing an image of the scan line S.

각각의 검출 유닛 (6) 은 다크 필드 이미지 모드에서 동작하며, 즉, 웨이퍼의 표면으로부터 산란된 광 성분 (10B) 을 가장 정반사가 발생되는 곳과 다른 방위각과 높이에서 상승 차이를 집광한다.Each detection unit 6 operates in a dark field image mode, ie focuses the rising difference at the azimuth and height different from where the most specular reflection of the light component 10B scattered from the surface of the wafer occurs.

통상적으로 말하면, 이하 설명된 바와 같이, 검출 유닛 (6) 의 집광 광학 기구는 (집광 각도 필드를 구성하는) 소정의 최대 집광 입체각을 갖는다. 검출 유닛 (4) 은, 패턴 구조의 이미지를 획득하기 위해 이용되고, 검출 유닛 (6) 으로 광을 검출하기 위해 이용되는 집광 각도 필드의 적어도 하나의 입체각 세그먼트의 결정과 이미지의 분석을 가능하게 한다. 적어도 하나의 입체각 세그먼트는, 패턴으로부터 되돌아온 광의 분산이 집광 각도 필드의 다른 입체각 세그먼트의 것에 비해 작은 광의 것이다.Generally speaking, as described below, the condensing optics of the detection unit 6 have a predetermined maximum condensing solid angle (constituting the condensing angle field). The detection unit 4 enables the analysis of the image and the determination of at least one solid angle segment of the condensing angle field, which is used for obtaining an image of the pattern structure, and used for detecting light with the detection unit 6. . At least one solid angle segment is light whose dispersion of light returned from the pattern is small compared to that of the other solid angle segments of the focusing angle field.

따라서, 도 1의 실시예에서, 검출 유닛 (4) 이 브라이트 필드 검출 모드로 동작되더라도, 이미지 획득과 분석이 가능하므로, 고-해상 다크 필드 검출에 이용할 수 있다. 이미징과 검사 목적을 위해, 고-해상 다크 필드 검출기를 이용할 수 있다.Thus, in the embodiment of FIG. 1, even if the detection unit 4 is operated in the bright field detection mode, image acquisition and analysis are possible, and thus can be used for high-resolution dark field detection. For imaging and inspection purposes, a high-resolution dark field detector can be used.

본 발명은, 통상적으로, 패턴의 이미징을 위한 브라이트-필드 검출기로서 광학 검사 장치에 설치되는 자동-초점 시스템의 검출기를 이용할 수도 있다. 도 2에는, 조광 시스템 (102), 브라이트 필드 검출 모드로 동작하는 자동-초점 시스템 (103), 및 4개의 다크-필드 기반 검출 유닛 (6) 을 포함하는 통상적으로 설계된, 광학 검사 장치 (100) 가 나타나 있다. 검출기 (6) 와 자동-초점 시스템 (103) 의 것 (미도시) 은 제어 유닛 (7) 과 연결된다. 시스템의 검출기는 제품 상에서 조광된 영역의 이미징을 가능하게 하고, 이 이미지는 제어 유닛에 의해 분석되어, 검출 유닛 (6) 으로 광을 검출하기 위해 이용되는, 최대 집광 각도 필드의 집광 각도를 결정한다.The invention may typically utilize a detector of an auto-focus system installed in an optical inspection apparatus as a bright-field detector for imaging of a pattern. In FIG. 2, a conventionally designed, optical inspection apparatus 100 comprising a dimming system 102, an auto-focus system 103 operating in a bright field detection mode, and four dark-field based detection units 6. Is shown. The detector 6 and that of the auto-focus system 103 (not shown) are connected with the control unit 7. The detector of the system enables the imaging of the illuminated area on the product, which image is analyzed by the control unit to determine the condensing angle of the maximum condensing angle field, which is used for detecting light with the detection unit 6. .

도 1 및 2의 두 실시예에서 4 개의 검출 유닛 (6) 은 유사한 구성을 가지므로, 도 3을 참조하여 오직 하나의 주요 구성만을 설명한다. 검출 유닛 (6) 은 집광 시스템 (18) 및 검출기 (20) 를 포함하고, 그 자체의 구성 및 동작을 공지된 PMT와 같은 적절한 종류로 할 수도 있다.Since the four detection units 6 in the two embodiments of FIGS. 1 and 2 have a similar configuration, only one main configuration is described with reference to FIG. 3. The detection unit 6 includes the condensing system 18 and the detector 20, and may make its configuration and operation into a suitable kind, such as a known PMT.

바람직한 실시예에서, 집광 시스템 (18) 은, 광학 시스템 (30) 에 이어, 집광 광학 기구 (22, 제 2 집광 광학 기구를 구성하는), 간섭 (이미징) 섬유 번들 (26, 이미지 전파 수단을 구성하는), 및 마스크 어셈블리 (28, 필터를 구성하는) 를 포함한다. 필수적인 소자는 아니지만, 바람직한 실시 형태에서는, 광학 기구 (22) 의 광 경로에 삽입된 편광자를 포함한다. 간섭 섬유의 동작 원리는 공지되어 있으므로, 다음에 언급되는 것을 제외하고 상세하게 설명할 필요는 없다. 간섭 섬유 번들은 이미지의 전송을 위해 이용된다. 간섭 섬유 번들의 개별 섬유의 상대적인 위치는 유지되고, 이 사실로 인해, 섬유 번들은 입력과 출력 신호 사이의 소망의 선형적인 일치를 제공한다.In a preferred embodiment, the condensing system 18 comprises, after the optical system 30, a condensing optics 22 (which constitutes the second condensing optics), an interference (imaging) fiber bundle 26, image propagation means. And mask assembly 28 (constituting the filter). Although not an essential element, in a preferred embodiment, it includes a polarizer inserted in the optical path of the optical instrument 22. The principle of operation of the interference fiber is known and need not be described in detail except as mentioned below. The interfering fiber bundle is used for the transmission of the image. The relative position of the individual fibers in the interfering fiber bundle is maintained, and due to this fact the fiber bundle provides a desired linear match between the input and output signals.

따라서, 입사광 (10) 은 스캔 라인 (S) 에 영향을 준다. 도 1에 나타난 바와 같이, 정반사된 광 성분 (10A) 은 광학 기구 (3a) 에 의해 집광되어, 검출 유닛 (4) 에 의해 수광된다. 도 3을 참조하면, 웨이퍼의 표면 상의 스캔 라인 (S) 에서 종종 발생할 수도 있는 패턴과 이상 형상으로부터 산란된 광 성분 (10B) 은 광학 기구 (22) 로 전파된다. 스캔 라인으로부터 산란되고 소정의 최대 입체각 (집광 각도 필드) 으로 전파된 광 성분들 (10B) 은 광학 기구 (22) 에 의해 집광되고 편광자 (24) 로 향하게 된다. 집광 광학 기구 (22) 로부터 보장되는 광의 광학 경로 안팍 모두로 위치되는 방법으로 이동하도록, 편광자 (24) 는 적절한 구동자 (미도시) 로 동작된다. 또한, 광학 경로에서 설치되면, 편광자 (24) 는 바람직한 전송면의 방위 (편광이라 함) 가 변화되도록 하는 방법으로 회전되는 것이 가능하다. 편광자 (24) 의 전치는 이를 통과하는 광에 영향을 준다. 패턴은 "편광된 잡음" 로 나타나는 고 편광도를 가질 수도 있으므로, 편광자의 전치는 검출기를 향해 전파되는 광 성분의 신호 대 잡음비에 영향을 준다. 또한, 검사에 앞서 러닝 모드를 소정의 종류의 제품에 적용할 수도 있다. 이는 소망하는 패턴으로부터 되돌아온 광 성분내에서 소정의 편광 신호를 가능하게 하고, 따라서, 편광자 (24) 의 방위를 변경시킴으로써, 만약의 차이 (결함) 를 검출하도록 한다.Therefore, the incident light 10 affects the scan line S. FIG. As shown in FIG. 1, the specularly reflected light component 10A is collected by the optical instrument 3a and received by the detection unit 4. Referring to FIG. 3, light components 10B scattered from patterns and abnormal shapes which may often occur in the scan line S on the surface of the wafer are propagated to the optical instrument 22. Light components 10B scattered from the scan line and propagated at a predetermined maximum solid angle (condensing angle field) are collected by the optical instrument 22 and directed to the polarizer 24. The polarizer 24 is operated with a suitable driver (not shown) to move in such a way that it is located in both the optical paths of the light guaranteed from the condensing optics 22. In addition, when installed in the optical path, the polarizer 24 can be rotated in such a manner that the orientation (called polarization) of the desired transmission plane is changed. The transposition of the polarizer 24 affects the light passing through it. Since the pattern may have a high degree of polarization, represented by "polarized noise," the polarizer's transposition affects the signal-to-noise ratio of the light component propagating towards the detector. In addition, the running mode may be applied to a predetermined kind of product prior to the inspection. This enables a predetermined polarization signal in the light component returned from the desired pattern, and thus, detects a difference (defect) by changing the orientation of the polarizer 24.

집광 광학 기구 (22) 는, 다음으로 섬유 번들 (26) 을 통해 검출기 (20) 로 전송되는 스캔 라인 (S) 의 각도 이미지를 형성하도록 설계된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 집광 광학 기구 (22) 는 제 1 및 제 2 어셈블리 (32, 34), 및 렌즈 어셈블리 (34) 의 전 초점면 (P) 에 위치된 슬릿 (36) 을 포함한다. 렌즈 어셈블리 (32, 34) 를 통한 광 전파는 광축 (OA) 을 정의한다. 렌즈 어셈블리 (32) 는, 스캔 라인 (S) 으로부터 산란되고 소정의 입체각으로 전파되는 광 성분을 집광하도록 위치된다. 렌즈 어셈블리의 제 1 유리 표면 (32A) 의 치수는 광학 기구 (22) 집광의 입체각의 값을 정의하고, 이는 전체 검출 유닛 (6) 의 최대 집광 각도 ("집광 각도 필드"라 함) 이다. 렌즈 어셈블리 (32) 는 스캔 라인 (S) 의 실제 이미지 (S') 를 이미지면 (IP) 에 형성하도록 설계된다. 이미지면 (IP) 은 렌즈 기구 (34) 의 전초점면 (P) 과 거의 일치된다. 슬릿 (36) 은 실제 이미지 (S') 의 것과 유사하게 형상화되고 치수화되어, 소망의 이미지의 위치에 설치된다. 렌즈 어셈블리 (34) 는 스캔 라인 (S) 의 실제 이미지 (S') 와 각도의 이미지 (S") 로부터 형성된다. 각도의 이미지 (S") 의 각각의 점은 스캔 라인 (S) 의 어떠한 점으로부터 전파되고 최대 집광 각도의 세그먼트로 전파된 광 성분에 의해 형성된다. 각각의 최대 집광 각도의 이러한 세그먼트는 섬유 번들 (26) 의 입력 표면 (26A) 상의 대응 점 (섬유) 으로 조사되고, 섬유 번들의 출력 표면 상의 대응 점으로부터 보장되는 동일한 각도로 섬유 번들에 의해 전파된다.The condensing optics 22 is then designed to form an angular image of the scan line S which is transmitted to the detector 20 via the fiber bundle 26. As shown in FIG. 4, the condensing optics 22 includes first and second assemblies 32, 34, and a slit 36 located at the front focal plane P of the lens assembly 34. Light propagation through the lens assemblies 32, 34 defines the optical axis OA. The lens assembly 32 is positioned to focus light components scattered from the scan line S and propagating at a predetermined solid angle. The dimension of the first glass surface 32A of the lens assembly defines the value of the solid angle of condensing of the optical instrument 22, which is the maximum condensing angle of the entire detection unit 6 (called the condensing angle field). The lens assembly 32 is designed to form the actual image S 'of the scan line S in the image plane IP. The image plane IP substantially coincides with the front focal plane P of the lens mechanism 34. The slit 36 is shaped and dimensioned similar to that of the actual image S ', and installed at the location of the desired image. The lens assembly 34 is formed from the actual image S 'of the scan line S and the angled image S ". Each point of the angled image S" is any point of the scan line S. Formed by light components propagated from and propagated into segments of the maximum condensing angle. This segment of each maximum condensing angle is irradiated to the corresponding point (fiber) on the input surface 26A of the fiber bundle 26 and propagated by the fiber bundle at the same angle assured from the corresponding point on the output surface of the fiber bundle 26. .

슬릿 (36) 설비는 다음을 기초로 한다. 내부에서 발생된 반사에 의해, 조광 유닛은 웨이퍼의 표면 상에 스캔 라인의 추가적인 바람직하지 않은 이미지 ("고스트"라 함) 를 형성한다. 또한, 바람직하지 않은 이미지는 집광 광학 기구에 되돌아온 광 전파를 발생시킬 것이다. 이와 같이 설계되고 위치되는 슬릿 (36) 은, 렌즈 어셈블리 (34) 로 스캔 라인 (S) 의 실제 이미지 (S') 로 표현되는 집광된 광의 통과 및 이미지 (S') 로 결합되는 것과 다른 광의 통과를 차단하도록 한다.The slit 36 installation is based on: Due to the internally generated reflections, the dimming unit forms an additional undesirable image (called "ghost") of the scan line on the surface of the wafer. Undesirable images will also cause light propagation back to the focusing optics. The slit 36 thus designed and positioned is the passage of condensed light represented by the actual image S 'of the scan line S with the lens assembly 34 and the passage of light other than that which is combined into the image S'. To block.

섬유 번들 (26) 의 전 단부 (광 전파에 대응하는) 에 의해 정의된 표면 (26A) 은, 전체 집광 광학 기구 (22) 의 초점면 (FP) 에 위치됨으로써, 시스템의 엔트란스 퓨필 (entrance pupil) 에 대한 가장 바람직한 위치를 정의한다. 섬유 번들 (26) 과 관련된 이와 같은 집광 광학 기구 (22) 의 설계 및 그 위치는 집광 시스템 (18) 의 해상도가 현저하게 증가될 수 있도록 하고, 섬유 번들 동작이 최적화되도록 한다. 섬유 번들 (26) 의 직경은 바람직하게는 약간 초과되어, 최대 집광 각도의 콘 (corn) 에 의해 정의되는 모든 집광 빔 (예를 들면, 최대 집광 각도의 입체각 세그먼트) 이 섬유 번들 (26) 로 들어가도록 한다.The surface 26A defined by the front end (corresponding to the light propagation) of the fiber bundle 26 is located in the focal plane FP of the entire condensing optics 22, thereby allowing the entrance pupil of the system to enter. Defines the most preferred position for. The design and location of such condensing optics 22 relative to the fiber bundle 26 allows the resolution of the condensing system 18 to be significantly increased and the fiber bundle operation to be optimized. The diameter of the fiber bundle 26 is preferably slightly exceeded so that all condensing beams (eg, solid angle segments of the maximum condensing angle) defined by the cone of the maximum condensing angle enter the fiber bundle 26. To do that.

따라서, 집광 광학 기구 (22) 는 스캔 라인 (S) 의 각도 이미지 (S") 를 형성하고, 이미지를 나타내는 집광된 광을 섬유 번들 (26) 로 향하도록 한다. 이미지 (S") 의 각각의 점은 스캔 라인 (S) 상의 어떠한 점으로부터 산란된 집광 성분 (집광 각도 필드 내의) 전파의 소정의 각도로 나타난다. 각각의 각도의 광 성분은, 섬유 번들 (26) 의 입력 표면 (26A) 상에 대응하는 점 (섬유) 으로 조사되고, 섬유 번들에 의해, 섬유 번들의 출력 표면 상의 대응하는 점의 결과로 따르는 동일한 각도로 전파된다. 이 기술은 스캔 라인 (S) 을 따르는 모든 점 및 검출 유닛 (6) 에 대해 동일한 각도 필드를 보장함으로써, 모든 검출 유닛 (6) 에 의해 발생된 데이터를 비교할 때, 검출될 수 있는 다르게 나타난 신호들의 신호 대 잡음비를 증가시킨다.Thus, the condensing optics 22 forms an angular image S ″ of the scan line S and directs the focused light representing the image to the fiber bundle 26. Each of the images S ″ The point appears at an angle of propagation (in the condensing angle field) of condensing components scattered from any point on the scan line S. The light component at each angle is irradiated at a corresponding point (fiber) on the input surface 26A of the fiber bundle 26 and is followed by the fiber bundle, resulting in a corresponding point on the output surface of the fiber bundle. Propagated at an angle. This technique ensures the same angular field for all points along the scan line S and for the detection unit 6, thus comparing the data generated by all the detection units 6, of the differently indicated signals that can be detected. Increase the signal to noise ratio.

도 5a에 따르면, 마스크 어셈블리 (28) 는, 통상의 디스크 형상의 불투명판 (40) 에 형성되는 복수개의 다르게 설계된 마스크로 구성된다. 예를 들면, 홀을 갖는 금속 디스크 또는 크롬 함유 유리 마스크가 될 수도 있다. 전파 광의 광학 경로에 소망의 일 마스크를 선택적으로 위치시키도록, 섬유 번들의 장축에 수직한 면에서의 회전을 위해, 디스크 (40) 는 모터에 의해 회전되며, 여기서는 이를 특별히 나타내지 않는다.According to FIG. 5A, the mask assembly 28 is composed of a plurality of differently designed masks formed on a conventional disk-shaped opaque plate 40. For example, it may be a metal disk having holes or a chromium-containing glass mask. The disk 40 is rotated by a motor for rotation in the plane perpendicular to the long axis of the fiber bundle, to selectively position the desired mask in the optical path of the propagating light, which is not specifically shown here.

도 5a의 본 발명에서, 복수개의 다른 마스크가 투명 또는 불투명 영역에 의해 형성된 주기적인 패턴으로 배열되고, 디스크 (40) 의 주변 영역을 따라 연장된다. 각각의 패턴 영역은 국지적으로 근접하는 투명 및 불투명 영역의 다른 결합에 의해 형성되고, 패턴의 다른 영역에 의해 형성되는 복수개의 다른 마스크로부터 하나의 마스크를 나타낸다. 좌측의 이웃 영역과 결합되고, 우측의 이웃 영역과 결합되는, 하나의 투명/불투명 영역은 2개의 다른 영역들을 각각 형성할 수도있다. 이 축들에 대해 디스크를 회전시킴으로써, 다른 패턴의 영역 (마스크) 이 디스크 상에서 충돌하는 집광광의 광학 경로에 위치된다.In the present invention of FIG. 5A, a plurality of different masks are arranged in a periodic pattern formed by transparent or opaque regions, and extend along the peripheral region of the disk 40. Each pattern region is formed by another combination of locally adjacent transparent and opaque regions and represents one mask from a plurality of different masks formed by other regions of the pattern. One transparent / opaque region, combined with the neighboring region on the left and the neighboring region on the right, may form two different regions, respectively. By rotating the disk about these axes, different patterns of area (masks) are located in the optical path of the condensed light colliding on the disk.

도 5b는 도 5a의 마스크 어셈블리 (28) 와 비교하여 다르게 설계된 몇몇을 갖는 마스크 어셈블리 (128) 를 나타낸다. 여기서, 마스크 어셈블리는 복수개의 다르게 설계된, 본 실시예에서 128a ~ 128g 로 각각 설계되는 7가지의 마스크로 구성되며, 통상의 디스크 형상의 불투명판 (40) 에 형성된다. 마스크 어셈블리 (128) 의 동작 위치에서, 마스크 (128a ~128g) 중 하나는 섬유 번들 (26) 로부터 광의 광학 경로에 위치된다. 각각의 마스크 (128a, 128b) 들은, 렌즈 기구 (32) 중 제 1 유리 표면 (32A) 에 의해 정의되는 최대 집광 각도보다 작은 소정의 집광 입체각를 정의하는 조리개를 상징한다. 섬유 번들 (26) 로부터의 광의 광학 경로에 마스크 (128a, 128e) 중 하나를 위치시킴으로써, 최대 집광 각도의 하나의 소정의 입체각 세그먼트를 픽업할 수도 있다. 마스크 (128b, 128c, 128d, 128f, 및 128g) 는, 마스크 상의 광 충돌을 각각 전송 및 차단하는, 영역 (RT및 RB) 에 형성된 다른 패턴을 갖는다. 이러한 패턴은 각각, 동작 위치에서 (예를 들면, 섬유 번들로부터의 광의 광학 경로에 위치되는), 하나 이상의 입체각 세그먼트를 차단 (cut off) 하거나 픽업 할 수 있다.5B shows a mask assembly 128 having several designed differently compared to the mask assembly 28 of FIG. 5A. Here, the mask assembly is composed of a plurality of differently designed masks, each of which is designed in the present embodiment as 128a to 128g, and is formed on a conventional disk-shaped opaque plate 40. In the operating position of the mask assembly 128, one of the masks 128a-128g is located in the optical path of light from the fiber bundle 26. Each of the masks 128a and 128b represents an aperture defining a certain condensing solid angle smaller than the maximum condensing angle defined by the first glass surface 32A of the lens mechanism 32. By positioning one of the masks 128a, 128e in the optical path of light from the fiber bundle 26, one predetermined solid angle segment of the maximum condensing angle may be picked up. Masks 128b, 128c, 128d, 128f, and 128g have different patterns formed in regions R T and R B that transmit and block light collisions on the mask, respectively. Each of these patterns can cut off or pick up one or more solid segments at the operating position (eg, located in the optical path of light from the fiber bundle).

통상적으로, 각각의 마스크는, 최대 집광 각도 (집광 각의 필드) 의 적어도 하나의 입체각 세그먼트에 대응하는 집광에 대응하여, 적어도 하나의 전파 영역을 전파한다. 마스크 어셈블리 (28, 또는 128) 의 동작 위치에서, 마스크 중 하나는 섬유 번들 (26) 로부터의 광의 광학 경로, 즉, 웨이퍼 면의 공액면에 설치되어, 검출기 (20) 에 대해 입체각 세그먼트에 대응하는 광 성분을 전파하도록 한다.Typically, each mask propagates at least one propagation region, corresponding to a condensation corresponding to at least one solid-angle segment of the maximum condensing angle (field of condensing angle). In the operating position of the mask assembly 28, or 128, one of the masks is installed in the optical path of the light from the fiber bundle 26, ie, the conjugated surface of the wafer face, corresponding to the solid angle segment with respect to the detector 20. It propagates the light component.

복수개의 다른 마스크를 갖는 마스크 어셈블리의 공급은 전체 검출 유닛 (6) 의 집광 각도를 선택적으로 변화시킴으로써, 맞춤 집광을 제공하도록 한다. 이와 같은 마스크 어셈블리가, 고도 및 방위 산란 각도를 닮은, A1및 A2으로 나타내는, 두 개의 상호 수직축을 동시에 따르는 입체각 변화를 제공한다는 것은 중요하다.The supply of a mask assembly having a plurality of different masks selectively changes the condensing angle of the entire detection unit 6, thereby providing a custom condensing. It is important that such a mask assembly provides a solid angle change simultaneously along two mutually perpendicular axes, represented by A 1 and A 2 , which resemble altitude and azimuth scattering angle.

본 발명의 목적을 위해, 패턴으로부터 산란된 광 성분은 검출된 신호가 필터링된 "잡음" 로 나타나는 반면, 이상 형상으로부터 산란된 광 성분이 검출될 "결함"으로 나타난다. 입체각 세그먼트가 검출기 (20) 를 향해 전파되는 광으로 필터링되는 것 또는 입체각 세그먼트가 주요 생산된 집광으로 선택되어야 하는 것을 결정하기 위해, 웨이퍼 패턴에 대한 지식이 필요하다. 이 패턴은, 검출 유닛 (도 1의 4) 으로부터 획득되는 스캔 라인의 브라이트 필드 이미지에서, 자동-초점 시스템 (도 2의 103) 또는 고-해상 다크 필드 검출기로 나타낼 수 있다.For the purposes of the present invention, light components scattered from the pattern appear as "noise" in which the detected signal is filtered, while "light defects" in which light components scattered from the anomaly are detected. Knowledge of the wafer pattern is necessary to determine that the solid angle segment is filtered with light propagating towards the detector 20 or that the solid angle segment should be selected as the primary produced condensation. This pattern may be represented by an auto-focus system (103 in FIG. 2) or a high-resolution dark field detector in the bright field image of the scan line obtained from the detection unit (4 in FIG. 1).

따라서, 이미지의 데이터 표시는 적절하게 발생되고, 이 데이터를 분석하고 "모델화 (modeled)"하는 제어 유닛 (7) 으로 전파함으로써, 패턴의 시뮬레이션 이미지를 구성한다. 이를 도 6a 및 도 6b에 나타낸다. 도 6은 기초 셀 소자 (CE) 의 거의 완벽한 주기적인 2차원 패턴 형상으로 조광된 영역의 실제 이미지 (Ipat) 를 나타낸다. 이 패턴 구조의 모델링은 반복되는 셀 내의 모든 소자(CE) 를 점-스캐터링 물체로 교체하는 것을 포함한다. 도 6b은 불연속 산란 (DS) 으로 형성된 구조 (Ipat) 의 모델 (SM) 을 나타낸다.Therefore, the data representation of the image is appropriately generated and propagated to the control unit 7 which analyzes and "models" this data, thereby constructing a simulated image of the pattern. This is shown in Figures 6a and 6b. FIG. 6 shows the actual image I pat of the area illuminated in a nearly perfect periodic two-dimensional pattern shape of the elementary cell element CE. Modeling of this pattern structure involves replacing all elements CE in the repeating cell with point-scattering objects. FIG. 6B shows the model SM of the structure I pat formed by discontinuous scattering DS.

이미지 모델링의 단계는 다음의 단계를 포함한다:The steps in image modeling include the following steps:

(1) 제로 (zero) 변동을 나타내지 않고, 이미지 (Ipat) 자체의 매트릭스를 보정하고, 두 외부 치수내의 보정 변동에 대한 기초 셀 치수에 대응하는 제 1 최대값을 결정하는 것으로 구성되는, 셀 구조 인식.(1) a cell structure consisting of correcting the matrix of the image Ipat itself, without exhibiting zero variation, and determining a first maximum value corresponding to the base cell dimension for the correction variation in the two external dimensions recognition.

(2) 기초 셀 구조를 FCC, BCC 와 같은 공지된 셀 구조 목록으로부터 선택할 수도 있는 동안, 단계 (1) 에서 결정된 구조와 치수를 이용하여 이미지를 구성하고, 결과가 원 이미지와 대응되는, 셀 구조 인식. 최대 대응값을 부여하는 구조가 소망의 셀 구조이다.(2) While the elementary cell structure may be selected from a list of known cell structures such as FCC, BCC, a cell structure in which an image is constructed using the structure and dimensions determined in step (1), and the result corresponds to the original image. recognition. The structure giving the maximum corresponding value is the desired cell structure.

(3) 각각의 기초 소자 (CE) 에 대한 점 산란을 추측.(3) Infer the point scattering for each elementary element CE.

이미지 모델링 단계의 결과는 산란 강도에 따라 비례하는 웨이퍼 표면으로부터의 산란 패턴을 나타내는, 2차원적인 불연속 산란 함수 (Sij) 이다.The result of the image modeling step is a two-dimensional discrete scattering function (S ij ), which represents a scattering pattern from the wafer surface that is proportional to the scattering intensity.

공지된 구조의 X축과 Y축 (예컨대, "간격 (pitch)") 을 따라 2개의 반복되는 불연속 산란들 사이의 거리의 데이터 표시는, 미리 제어 유닛의 메모리내에 들어가고 저장된다. 이는, FCC, BCC, 대각선 및 라인 구조와 같은 공지된 구조의 4가지 실시예를 각각 나타내는 도 7a 내지 도 7e에 나타난다. 여기서, Δx 및 Δy는 X-축 및 Y-축에 따른 구조 피치이다.The data representation of the distance between two repeated discrete scatters along the X and Y axes (e.g., " pitch ") of the known structure is previously stored and stored in the memory of the control unit. This is shown in FIGS. 7A-7E, respectively, showing four embodiments of known structures such as FCC, BCC, diagonal and line structures. Here, Δx and Δy are the structural pitches along the X- and Y-axes.

실제의 산란 패턴을 고려하기 위해, 조광 기능의 실제 형상 및 크기가 산란면 상에 조사되어야 한다. 즉, 주기적인 산란 계산의 단계를 수행한다. 이를 위해, 조광 기능을 설정하고, 이 기능과 충돌되는 각각의 소자로부터의 산란의 불연속 합계를 수행한다.In order to consider the actual scattering pattern, the actual shape and size of the dimming function should be irradiated on the scattering surface. That is, a step of periodic scattering calculation is performed. For this purpose, the dimming function is set, and the discontinuous sum of scattering from each element colliding with this function is performed.

(A) 조광 기능 설정(A) Dimming function setting

웨이퍼 상의 회절이 제한된 스팟 입사의 모델로서, 조광 기능 모델을 선택하함으로써, 웨이퍼 표면 상의 각각의 불연속 부분 상의 입사 강도를 나타내는, 2차원 불연속 기능 (Lij) 을 획득한다. 불연속 조광 기능은, 스팟 크기, 입사각, 스팟 크기에 따른 상 뒤틀림, 및 스캔 라인에 따른 위치와 같은, 다양한 파라미터를 고정한 트런케이티드 (truncated) 가우시안 빔으로 구성된다. 웨이퍼 상의 스팟은 다음의 파라미터에 의해 특징되는 트런케이티드 가우시안의 퓨리에 변환 (Fourier transform) 이다.By selecting the dimming function model as a model of spot incidence with limited diffraction on the wafer, a two-dimensional discontinuous function L ij is obtained, which represents the incident intensity on each discontinuous portion on the wafer surface. The discontinuous dimming function consists of a truncated Gaussian beam with various parameters fixed such as spot size, angle of incidence, image distortion along the spot size, and position along the scan line. The spot on the wafer is the Fourier transform of the truncated Gaussian, characterized by the following parameters.

- 양 주축에 대한 1/e2에서의 스팟 크기 (스캔 및 크로스 스캔);Spot size at 1 / e 2 for both spindles (scan and cross scan);

- 스팟의 최대 강도에 대한 아포디제이션 (apodization) 폭 및 위치;-Apodization width and position for maximum intensity of spot;

- 하나 또는 2개의 스팟 주요축에 따른 선형적 위상차로 시뮬레이션되는 스팟 텔레센트리시티 (telecentricity);Spot telecentricity simulated with a linear phase difference along one or two spot principal axes;

- 스팟에 걸친 통상의 상 뒤틀림; 및Normal phase distortion across the spot; And

- 스캔 라인의 길이The length of the scan line

전술한 단계의 결과는 웨이퍼 표면 상에서의 각각의 불연속 부분 상의 입사 강도를 나타나는 2차원적 불연속 기능 (Iij) 이다.The result of the foregoing step is a two-dimensional discontinuous function (I ij ) which represents the incident intensity on each discrete portion on the wafer surface.

도 8은 간단한 가우시안 스팟의 실시예를 나타낸다. 여기서, 분포 RMS는 10㎛이고, 따라서, 20㎛의 스팟 사이즈를 모델링하고, 총 강도는 1로 표준화된다.8 shows an embodiment of a simple Gaussian spot. Here, the distribution RMS is 10 μm, thus modeling a spot size of 20 μm and the total intensity is normalized to one.

다음으로, 평면 상에 사물이 산란되는 각각의 점의 스캐터링 강도의 결과는, 산란 구조 (Sij) 와 조광 기능 (Iij) 의 각각의 곱에 의해 산정된다.Next, the result of the scattering intensity of each point on which the object is scattered on the plane is calculated by the respective product of the scattering structure S ij and the dimming function I ij .

(B) 집광 각도 필드 내의 모든 각도로 표면상에 분산된 레이웨이 포인트 스캐터의 산란을 합산하고, 산란 문제의 형상을 이용하여 도 9에 나타낸다.(B) Scattering scattered scattered point scatters on the surface at all angles in the condensing angle field is summed and shown in FIG. 9 using the shape of the scattering problem.

벡터 파동 공식을 이용하여, 결과물 파장 분포는 표면 필드 분산의 진폭과 상 합계에 의해 반사 패턴을 둘러싸는 많은 구형의 각각의 점으로 산출된다. 공지된 바와 같이, 작은 다이폴에 의한 파 필드 (far field) 전기장의 통상의 백터 형식은 다음과 같이 주어진다.Using the vector wave formula, the resulting wavelength distribution is computed as each of the many spheres surrounding the reflection pattern by the amplitude and phase sum of the surface field dispersion. As is known, the conventional vector form of far field electric field by small dipoles is given by

여기서, r은 검출기의 위치를 정의하는 벡터; P는 다이폴의 진동 방위를 정의하는 벡터; 및 k는 파동수 (|k|= 2π/λ, 여기서, λ는 빔의 파장) 이다. 포인트 산란 물체 대신, 형식 요소를 고려할 수 있다는 점에 주목해야 한다.Where r is a vector defining the position of the detector; P is a vector defining the vibration orientation of the dipole; And k is the wave number (| k | = 2π / λ, where λ is the wavelength of the beam). Note that instead of point scattering objects, formal elements can be considered.

주어진 입사 파장 분극 (p0) 에 대해, 스케일링 요소는 p=p0가 되는 상태로 존재하지 않는 것으로 가정한다.For a given incident wavelength polarization p 0 , it is assumed that the scaling element does not exist in such a state that p = p 0 .

필드 합계는 다음과 같다:The sum of the fields is as follows:

여기서,here,

이고, R은 검출기의 거리이다.And R is the distance of the detector.

검출기의 스피어 내의 결과 강도 분포는 다음과 같이 주어진다.The resulting intensity distribution in the sphere of the detector is given by

시뮬레이션 다크 필드 산란 패턴으로 시뮬레이션된 이 결과는 통상 소정의 각도에 위치된 복수개의 강한 로브 (lobe) 들로 구성된다. 이 시뮬레이션 모델 패턴을 집광 각도 필드에 따른 실제 산란 강도의 이미징과 비교할 수 있다. 도 10a 및 도 10b은, 각각, 이미징 섬유를 이용하여 보여지는 실제 패턴과 웨이퍼 구조로부터의 산란의 시뮬레이션에 의해 획득되는 것을 나타낸다. 따라서, 이는 시뮬레이션 이미징 플롯에서 강한 로브로서 보여지는 주기적인 패턴으로부터 상승하는 "백그라운드" 강도를 차단함으로써, 검출된 신호에서의 신호 대 잡음비가 현저하게 상승될 수 있음을 증명한다.Simulated with a simulated dark field scattering pattern, this result usually consists of a plurality of strong lobes located at an angle. This simulation model pattern can be compared with the imaging of the actual scattering intensity along the condensing angle field. 10A and 10B show what is obtained by simulation of scattering from the wafer structure and the actual pattern seen with the imaging fibers, respectively. Thus, this demonstrates that by blocking the rising "background" intensity from the periodic pattern seen as a strong lobe in the simulation imaging plot, the signal-to-noise ratio in the detected signal can be significantly increased.

도 5a 및 도 5b로 되돌아가면, 유효 다크 필드 마스크는, 집광 각도 필드의 각도 공공 (vacancy) 를 최대화하면서, 구조 산란 강도를 최소화하는 최적 알고리즘을 기초로 하여 발견될 수 있다. 이 유효 마스크는 웨이퍼를 스캐닝하면서 이용될 수 있다.Returning to FIGS. 5A and 5B, an effective dark field mask can be found based on an optimal algorithm that minimizes structural scattering intensity while maximizing the angular vacancy of the condensing angle field. This effective mask can be used while scanning the wafer.

대부분의 패턴화된 제품이 연속으로 제조되는 것에 주목하는 것은 중요하다. 따라서, 동일한 제품으로 적용되는 제조 단계 중 하나로 획득되는 각각의 제품 타입 또는 구조는 이미 이미지화되어, 패턴으로부터의 산란된 광의 전파에 대응되는 입체각 세그먼트를 주어진 광학 기구의 최대 집광 각도 내에서 결정할 수 있다. 이러한 데이터를 기초로 하여, 라이브러리를 마련하여, 제어 유닛의 메모리 내에 저장할 수 있다. 이 경우, 검사 대상 구조의 이미지를 획득하고 분석하기 위한 소정의 검출 모드 (브라이트 필드 또는 다크 필드 검출) 를 실제로 적용할 필요는 없지만, 라이브러리로부터 참조 자료를 다소 이용함으로써 마스크 어셈블리 (필터) 를 동작시킨다. 다른 종류의 제품은, 다르게 패턴화된 최상층으로 다르게 제조하는 단계 후의 웨이퍼가 아닌, 동일한 웨이퍼 등의 패턴 구조와 다르다.It is important to note that most patterned products are made in series. Thus, each product type or structure obtained with one of the manufacturing steps applied to the same product can already be imaged to determine the solid angle segment corresponding to the propagation of the scattered light from the pattern within the maximum condensing angle of a given optical instrument. Based on this data, a library can be prepared and stored in the memory of the control unit. In this case, it is not necessary to actually apply a certain detection mode (bright field or dark field detection) for acquiring and analyzing the image of the inspection target structure, but operating the mask assembly (filter) by using some reference material from the library. . The other kind of product is different from the pattern structure of the same wafer or the like, but not the wafer after the step of different manufacturing with the different patterned top layer.

비록 상세하게 나타내지는 않았지만, 마스크 어셈블리 (28, 또는 128) 가 섬유 (26) 의 집광된 광 업스트림 (upstream) 의 광학적 경로에 수용될 수 있는 것에 주목해야 한다. 이 경우, 마스크 어셈블리는 집광 광학 기구 (22) 의 초점면 (FP) 에 위치되어야 하고, 섬유 번들 (26) 은 이미지 섬유이거나 그렇지 않아야 한다.Although not shown in detail, it should be noted that the mask assembly 28, or 128, can be accommodated in the optical path of the focused light upstream of the fiber 26. In this case, the mask assembly should be located at the focal plane FP of the condensing optics 22, and the fiber bundle 26 should or should not be image fiber.

또한, 이와 같은 기계적 필터는, 그 자체의 구성과 동작이 공지된 MEMS (micro electro-mechanical structure) 또는 프로그램가능한 액정 표시 장치 (LCD) 로 교체될 수도 있음을 주목해야 한다. LCD 세그먼트는 광 밸브이고, 오픈 모드에서 광이 전송 또는 반사하는 경우 (이에 이용된 액정 재료의 종류에 따라), 및 클로즈 모드에서 광을 차단하는 경우이다. 전파 LCD 형상의 공간 필터는 미국 특허 제 5,276,498 호에 실시예로 개시되어 있다.It should also be noted that such mechanical filters may be replaced with known micro electro-mechanical structures (MEMS) or programmable liquid crystal displays (LCDs). LCD segments are light valves, where light is transmitted or reflected in open mode (depending on the type of liquid crystal material used therein), and when light is blocked in close mode. A spatial filter in the form of a radio wave LCD is disclosed by way of example in US Pat. No. 5,276,498.

반사형 LCD 또는 MEMS 가 마스크 어셈블리로서 이용되는 경우, 섬유 번들은 필터로 (선택 마스크) 부터 반사된 집광을 수광하도록 위치되는 것을 이애해야 할 것이다. 이 섬유 번들은 이미징 형태가 불필요하다.If a reflective LCD or MEMS is used as the mask assembly, it will be appreciated that the fiber bundle is positioned to receive the light collected from the filter (selection mask). This fiber bundle does not require an imaging form.

도 3을 다시 참조하면, 광학 시스템 (30) 은 검출기 (20) 의 감지 표면 전체로 마스크 어셈블리 (28, 또는 128) 에 의해 집광된 광을 조사하도록 설계되어 있다. 예를 들면, 시스템 (30) 은 텔레센트릭 (telecentric) 이미징 시스템이 될 수도 있으며, 여기서, 검출기 (20) 의 감지 표면은 시스템의 엔트란스 퓨필의 위치에 위치된다. 텔레센트릭 이미징 광학 기구의 원리는 공지되어 있으므로, 이와 같은 광학 기구들이 장거리-주입 확대 변화를 필요로 하지 않고, 시스템의 광학 축을 따라 광범위의 거리에 걸쳐 이미지의 동일한 배율을 유지하는 점을 제외하고, 상세하게 설명할 필요는 없다. 마스크 어셈블리에 의해 집광된 광을 전체 감지 표면으로 조사하는 광학 기구의 제공은 다음과 같이 구성된다. 통상, 검출기의 감지 표면은 비균일 감지 분포를 갖는다. 공간적으로 분리된 광 콘 (마스크에 의한) 이 대응 감지 표면 상의 분리된 영역에 조사되었다면, 검출기에 의해 발생된 입력 신호의 검출 차이는 이러한 영역의 감지 차이와 관련되고, 산란된 광의 차이와 관련될 수는 없다. 출력 신호와 선택된 집광 각도 사이의 이와 같은 바람직하지 못한 의존도를 피하기 위해, 광학 기구 (30) 는 집광된 광 성분 (선택된 각도) 들의 각각의 하나에 의해 전체 감지 표면의 조광을 제공한다.Referring again to FIG. 3, the optical system 30 is designed to irradiate light collected by the mask assembly 28, or 128 throughout the sensing surface of the detector 20. For example, the system 30 may be a telecentric imaging system, where the sensing surface of the detector 20 is located at the location of the trans pupil of the system. The principle of telecentric imaging optics is known, except that such optics do not require long-range injection magnification changes and maintain the same magnification of the image over a wide range along the optical axis of the system. It does not need to be described in detail. Provision of an optical apparatus for irradiating the light collected by the mask assembly to the entire sensing surface is configured as follows. Typically, the sensing surface of the detector has a non-uniform sensing distribution. If spatially separated light cones (by masks) were irradiated to separate areas on the corresponding sensing surface, the detection difference of the input signal generated by the detector would be related to the detection difference of these areas and to the difference of scattered light. There is no number. To avoid this undesired dependence between the output signal and the selected focusing angle, the optics 30 provide dimming of the entire sensing surface by each one of the focused light components (selected angles).

당해 기술에서의 당업자는 첨부된 청구 범위에 의해 발명의 범주를 벗어나지 않고 전술한 발명의 바람직한 실시예와 같은 다양한 변형 및 변화를 가할 수 있다. 예를 들면, 이미징을 목적으로 하는 집광/검출 어셈블리는 고-해상 브라이트 또는 다크 필드 검출 모드로 동작될 수도 있다. 섬유 번들은 광 전파의 특정 수의 조리개를 유지하기 위한 통상의 다렌즈 시스템인, 전파 광학 기구와 같은 다른 적절한 이미지 전환 수단으로 교체될 수도 있다. 마스크 어셈블리는, 전송 및 불투명 영역의 주기적인 패턴으로 이루어는지는 것보다는, 통상의 디스크로 이루어진 복수개의 존재하는 분리된 마스크를 포함할 수도 있으며, 이미지 전송 수단 전후에 모두 설치될 수도 있다.Those skilled in the art can make various modifications and changes such as the preferred embodiments of the above-described invention without departing from the scope of the invention by the appended claims. For example, the light collecting / detecting assembly for imaging purposes may be operated in a high-resolution bright or dark field detection mode. The fiber bundles may be replaced with other suitable image conversion means, such as radio optics, which are conventional multilens systems for maintaining a certain number of apertures of light propagation. The mask assembly may comprise a plurality of existing separate masks of conventional disks, rather than consist of a periodic pattern of transmission and opaque regions, and may be installed both before and after the image transmission means.

Claims (21)

(ⅰ) 제품 상의 영역을 입사광으로 조광하여, 조광 영역으로부터 되돌아온 광을 형성하는 단계;(Iii) dimming an area on the product with incident light to form light returned from the dimming area; (ⅱ) 상기 조광 영역의 이미지를 획득하고, 이를 표시하는 데이터를 생성하는 단계;(Ii) acquiring an image of the dimming area and generating data indicative thereof; (ⅲ) 상기 생성된 데이터를 분석하고, 정반사된 광의 전파 (傳播) 의 입체각 (solid angle) 외측의 소정의 집광 각도 필드내에서, 상기 조광 영역의 패턴으로부터 산란된 광 성분의 강도 분포를 결정하는 단계; 및(Iii) analyzing the generated data and determining the intensity distribution of the light components scattered from the pattern of the dimming area within a predetermined condensing angle field outside the solid angle of propagation of specularly reflected light; step; And (ⅳ) 상기 결정된 분포에 기초하여, 상기 소정의 집광 각도 필드에서 집광되는 광을 필터링함으로써, 상기 조광 영역으로부터 산란되어 상기 소정의 집광 각도 필드의 적어도 하나의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광성분을 집광하고, 상기 집광된 광 성분들을 검출 장치로 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.(Iii) based on the determined distribution, by filtering the light collected in the predetermined condensing angle field, the light component scattered from the dimming area and propagated to at least one predetermined solid angle segment of the predetermined condensing angle field; Focusing and guiding the collected light components to a detection device. 제 1 항에 있어서, 상기 생성된 데이터를 분석하는 단계는,The method of claim 1, wherein analyzing the generated data comprises: 산란된 패턴을 나타내는 불연속 어레이를 획득하도록, 상기 조광된 영역의 패턴 구조의 모델을 구성하는 단계;Constructing a model of the pattern structure of the illuminated area to obtain a discrete array representing the scattered pattern; 상기 소정의 집광 각도 필드내에서 다크-필드 산란 패턴을 시뮬레이션하는 단계; 및Simulating a dark-field scattering pattern within the predetermined focusing angle field; And 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여, 주기적인 패턴으로부터 상승하는 백그라운드 강도를 결정함으로써, 상기 소정의 입체각의 다른 세그먼트에 비해 백그라운드 강도가 작아지는 위치로서 상기 적어도 하나의 입체각 세그먼트를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.And determining the at least one solid angle segment as a position where the background intensity becomes smaller than other segments of the predetermined solid angle by determining a rising background intensity from the periodic pattern based on the simulation result. Optical inspection method of the patterned product made into. 제 2 항에 있어서, 상기 모델을 구성하는 단계는,The method of claim 2, wherein constructing the model comprises: 양 측면 치수의 수 배로 반복된 패턴의 요소인 기초 셀의 치수를 결정하는 단계;Determining a dimension of the elementary cell that is an element of the pattern repeated several times the two lateral dimensions; 상기 패턴에서 셀 구조를 결정하는 단계; 및Determining a cell structure in the pattern; And 각각의 기본 셀에 대해 산란하는 지점을 가정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.And assuming scattering points for each base cell. 제 1 항에 있어서, 상기 획득된 이미지는 브라이트 필드 검출 모드로 획득되는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.The method of claim 1, wherein the acquired image is obtained in a bright field detection mode. 제 1 항에 있어서, 상기 획득된 이미지는 다크 필드 이미지 검출 모드로 획득되는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.The method of claim 1, wherein the acquired image is obtained in a dark field image detection mode. 제 1 항에 있어서, 제조 라인 상에서의 상기 패턴 제품 처리 과정은 유사한 패턴 제품의 스트림 (stream) 이고, 상기 단계 (ⅱ) 와 (ⅲ) 은 상기 스트림에서제 1 패턴 제품에 대해서만 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴화된 제품의 광학 검사 방법.The process of claim 1 wherein the pattern product processing on a manufacturing line is a stream of similar pattern products, wherein steps (ii) and (iii) are performed only for the first pattern product in the stream. Optical inspection method of a patterned product. 패턴 구조로부터 정반사된 광의 전파의 입체각 외측에 있는, 검사 대상 제품으로부터 산란된 광의 소정 최대 집광 입체각으로, 패턴 구조를 검사하는 방법으로서,A method of inspecting a pattern structure at a predetermined maximum condensing solid angle of light scattered from the inspection target product, which is outside the solid angle of the propagation of light specularly reflected from the pattern structure, 검사 대상인 상기 패턴 구조를 포함하는 복수개의 패턴 구조와 대응하며, 상기 입체각 세그먼트 각각은, 상기 패턴으로부터 산란된 광의 분포가 상기 집광의 상기 입체각의 다른 입체각 세그먼트에 비해 실질적으로 작은, 대응 패턴 구조로부터 산란되는 광 성분의 전파 방향에 각각 대응하는, 상기 소정의 최대 집광 입체각 내에서 광 전파의 복수개의 입체각 세그먼트를 나타내는, 데이터를 포함하는 데이터베이스를 제공하는 단계; 및Corresponding to a plurality of pattern structures including the pattern structure to be inspected, wherein each of the solid segments is scattered from a corresponding pattern structure in which the distribution of light scattered from the pattern is substantially smaller than other solid segments of the solid angle of the condensing. Providing a database comprising data representing a plurality of solid angle segments of light propagation within the predetermined maximum condensing solid angle, respectively corresponding to the propagation direction of the light component to be; And 상기 패턴 구조를 나타내는 상기 데이터를 상기 데이터베이스로부터 선택하는 단계로서, 상기 데이터는 상기 소정의 최대 집광 각도로 집광되는 전체 광으로부터 대응하는 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 필터링하여, 상기 광 성분을 검출하도록 이용되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 구조를 검사하는 방법.Selecting the data representing the pattern structure from the database, the data filtering the light component propagating from the total light collected at the predetermined maximum condensing angle to a corresponding solid angle segment to detect the light component. A method for inspecting a pattern structure, comprising the step of being used. 패턴화된 제품을 검사하기 위한 광학 검사 장치로서,An optical inspection device for inspecting a patterned product, 상기 제품 상의 영역을 조광하기 위한 조광 시스템;A dimming system for dimming an area on said product; 정반사된 광 성분의 전파의 입체각 외측에 위치되는 소정의 집광 각도 필드의 상기 조광된 영역으로부터 산란된 광 성분을 집광하는 집광 시스템;A condensing system for condensing light components scattered from said dimmed regions of a predetermined condensing angle field located outside the solid angle of propagation of specularly reflected light components; 산란되어 집광된 광 성분의 광학 경로에서, 상기 소정의 입체각 필드의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 분리하도록 작동가능한 필터;A filter operable to separate light components propagating in a predetermined solid segment of the predetermined solid field in the optical path of scattered and focused light components; 상기 산란되어 집광된, 광의 필터링된 부분을 수광하여 이를 나타내는 데이터를 생성하는 검출 유닛을 포함하는 검출 시스템; 및A detection system comprising a detection unit for receiving the scattered, focused, filtered portion of light to produce data indicative thereof; And 조광 영역에서의 패턴으로부터 산란된 광 전파의 적어도 하나의 입체각 세그먼트를 나타내는 소정의 데이터에 따라, 산란되고 집광된 광의 광학적 경로에서 필터를 동작시키기 위한 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.And a control unit for operating the filter in an optical path of scattered and focused light, in accordance with predetermined data representative of at least one solid-angle segment of light propagated from the pattern in the dimming area. 제 8 항에 있어서, 조광된 영역의 이미지를 획득하고, 상기 소정의 데이터를 결정하기 위해, 제어 유닛에 의해 분석될 상기 이미지를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 집광/검출 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.9. The system of claim 8, further comprising a light collecting / detecting system for generating data representing said image to be analyzed by a control unit for obtaining an image of the illuminated area and determining said predetermined data. Optical inspection device. 제 9 항에 있어서, 상기 획득된 이미지는 브라이트 필드 검출 모드로 획득되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.10. An optical inspection apparatus according to claim 9, wherein said acquired image is obtained in a bright field detection mode. 제 9 항에 있어서, 상기 획득된 이미지는 다크 필드 검출 모드로 획득되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.10. An optical inspection apparatus according to claim 9, wherein said acquired image is acquired in a dark field detection mode. 패턴화된 제품을 검사하는 광학 검사 장치로서,An optical inspection device for inspecting a patterned product, (a) 상기 제품상의 영역을 조광하기 위한 조광 시스템;(a) a dimming system for dimming an area on said product; (b) 상기 조광된 영역으로부터 되돌아온 광 성분을 집광하는 제 1 집광 기구, 및 정반사된 광 성분의 입체각 외측에 위치되는 소정의 집광 각도 필드에서 조광 영역으로부터 산란된 광 성분을 집광하는 제 2 집광 기구를 포함하는 집광 시스템;(b) a first condensing mechanism for condensing light components returned from the dimmed region, and a second condensing mechanism for condensing light components scattered from the dimming region at a predetermined condensing angle field located outside the solid angle of the specularly reflected light component; A condensing system comprising a; (c) 산란되어 집광된 광 성분의 광학 경로에서 상기 소정의 집광 각도 필드의 소정의 입체각 세그먼트로 전파되는 광 성분을 분리하도록 선택적으로 작동 가능한 필터;(c) a filter selectively operable to separate the light component propagating in the optical path of the scattered and focused light component to a predetermined solid segment of the predetermined focusing angle field; (d) 상기 제 1 집광 기구에 의해 집광된 광 성분을 검출하고, 이를 나타내는 데이터를 발생하기 위한 제 1 검출 유닛, 및 산란되어 집광된 광의 필터링된 부분을 검출하고 이를 나타내는 상기 데이터를 발생하는 제 2 검출 유닛을 포함하는 검출 시스템; 및(d) a first detecting unit for detecting the light component collected by the first light collecting mechanism and generating data indicative thereof, and a second portion for detecting and generating the filtered portion of the scattered and focused light; A detection system comprising two detection units; And (e) 상기 데이터를 분석하여 상기 필터를 동작시키는 제 1 검출기에 의해 발생된 데이터에 응답하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.(e) a control unit responsive to data generated by the first detector for analyzing the data to operate the filter. 제 12 항에 있어서, 상기 필터는, 상기 집광 각도 필그의 다른 입체각 세그먼트를 차단하기 위해, 상기 집광 각도 필드의 적어도 하나의 입체각 세그먼트를 각각 필터하고, 제 2 검출 유닛으로의 전파를 허용하는, 복수개의 다른 마스크를포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the filter filters each of at least one solid angle segment of the condensing angle field and allows propagation to a second detection unit to block another solid angle segment of the condensing angle peel. Optical inspection device comprising two different masks. 제 13 항에 있어서, 상기 복수개의 다른 마스크는, 투명 및 불투명 영역에 의해 형성되고, 디스크형 플레이트의 둘레 영역을 따라 연장되는, 연속적인 패턴을 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.14. An optical inspection apparatus according to claim 13, wherein the plurality of different masks exhibit a continuous pattern formed by transparent and opaque regions and extending along the peripheral region of the disc-shaped plate. 제 13 항에 있어서, 상기 다른 마스크는 디스크형 플레이트의 둘레 영역을 따라 이격된 관계로 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.14. An optical inspection apparatus according to claim 13, wherein said other masks are arranged in a spaced apart relationship along the circumferential region of the disc-shaped plate. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 검출 유닛에 의해 생성된 상기 데이터의 분석은 상기 소정의 집광 각도 필드의 다른 세그먼트에 비해 상기 백그라운드 강도가 작은, 상기 적어도 하나의 집광의 입체각 세그먼트를 결정되도록, 연속적인 패턴으로부터 상승하는 백그라운드 강도를 결정하는 단계로 구성되며, 상기 필터는, 상기 적어도 하나의 입체각 세그먼트로 전파되는, 전체 산란되어 집광된 광으로부터 필터하기 위해 동작되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.The method of claim 12, wherein the analysis of the data generated by the first detection unit is continuous such that the solid angle segment of the at least one condensation is determined such that the background intensity is smaller than other segments of the predetermined condensing angle field. Determining a background intensity rising from the typical pattern, wherein the filter is operative to filter from totally scattered and focused light propagating to the at least one solid segment. 제 16 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 제 1 유닛에 의해 생성되며, 상기 조광된 영역의 패턴의 이미지를 나타나는 데이터를 수신하고, 산란 패턴을 나타내는 불연속 어레이 형상으로 조광된 영역의 패턴 구조의 모델을 구성하며, 상기 소정의 집광 각도 필드내에서 다크필드 산란 패턴을 시뮬레이션하는 공정 설비를포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.The method of claim 16, wherein the control unit is configured by the first unit to receive data representing an image of the pattern of the illuminated area, and to control the pattern structure of the illuminated area in a discrete array shape representing a scattering pattern. And a process facility for constructing a model and simulating a darkfield scattering pattern within said predetermined condensing angle field. 제 12 항에 있어서, 조광 영역으로부터 산란되는 광을 검출하기 위해, 적어도 하나의 추가 검출 유닛을 더 포함하고, 적어도 두 개의 검출 유닛은 다른 방위 각도에서 집광된 광 부분을 검출하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.13. The optical as claimed in claim 12, further comprising at least one additional detection unit for detecting light scattered from the dimming area, wherein the at least two detection units detect a light portion focused at different azimuth angles. Inspection device. 제 12 항에 있어서, 상기 조광 영역으로부터 되돌아온 상기 광의 상기 집광 및 검출은 브라이트 필드 검출 모드를 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.13. The optical inspection apparatus according to claim 12, wherein the condensing and detection of the light returned from the dimming area uses a bright field detection mode. 제 9 항에 있어서, 상기 조광 영역으로부터 되돌아온 상기 광의 상기 집광 및 검출은 다크 필드 검출 모드를 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 장치.10. The optical inspection apparatus according to claim 9, wherein the condensing and detection of the light returned from the dimming area uses a dark field detection mode. 구조로부터 정반사된 광의 전파의 외측에 위치되는, 검사 대상의 구조로부터 산란된 광의 소정의 최대 집광 입체각에 의한 패턴 구조의 광학 검사를 위한 시스템에 이용되는 제어 유닛으로서,A control unit for use in a system for optical inspection of a pattern structure by a predetermined maximum condensing solid angle of light scattered from a structure to be inspected, which is located outside the propagation of light specularly reflected from the structure, 상기 제어 유닛은 검사 대상인 상기 패턴 구조를 포함하는 복수개의 데이터 기록을 포함하는 데이터베이스가 저장된 메모리를 포함하며,The control unit includes a memory in which a database including a plurality of data records including the pattern structure to be inspected is stored; 상기 데이터 기록은, 각각, 상기 최대 집광 입체각의 다른 입체각 세그먼트에 비해 패턴으로부터 산란된 광의 분포가 실질적으로 작은, 대응 패턴 구조로부터산란된 광 성분의 전파의 방향에 대응하는 적어도 상기 소정의 최대 집광 입체각를 나타내는, 하나의 입체각 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 유닛.The data records each contain at least the predetermined maximum condensing solid angle corresponding to the direction of propagation of light components scattered from the corresponding pattern structure, wherein the distribution of light scattered from the pattern is substantially smaller than the other solid segments of the maximum condensing solid angle. And a data unit indicating one solid angle segment to be shown.
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